Кроквяні ферми

Кроквяні ферми використовуються в покриттях будівель. Призначенням кроквяних ферм є підтримка огороджувальних конструкцій покриття та покрівлі (паро-, тепло- та гідроізоляції), сприйняття навантаження від снігу, підвісного підйомно-транспортного та іншого устаткування, підвісної стелі та передача їх на колони або стіни.

Рис. 8.6. Схема кроквяної ферми: 1-верхній пояс; 2-нижній пояс; 3-опорний стояк; 4-опорний розкіс; 5- розкоси; 6-стояки; 7-вузлові фасонки

Кроквяна ферма складається з верхнього та нижнього поясів і решітки (розкосів та стояків), які з’єднуються у вузлах за допомогою фасонок зварними швами або без фасонок.

Ділянки поясів між вузлами примикання решітки називаються панелями (l_m).

Залежно від того, наскільки великі зусилля діють в стержнях, а відповідно з яких профілів виконуються стержні (прокатних чи складених), за допомогою яких деталей вони між собою з’єднуються, ферми поділяють на легкі та важкі. Легкими вважаються ферми прольотом до 42 м, стержні яких виконані з прокатних профілів і з’єднуються у вузлах за допомогою однієї фасонки або зовсім без фасонок. Важкі ферми мають більші прольоти, їх стержні проектуються складеного перерізу і з’єднуються у вузлах за допомогою двох чи більше паралельно розміщених фасонних вставок.

Легкі ферми мають одну важливу особливість: жорсткість вузлів легких ферм мало впливає на роботу стержнів, а тому допускається розглядати ці конструкції як шарнірно-стержневі системи, тобто за припущення наявності у вузлах ферми ідеальних шарнірів. Це пов’язано з тим, що непружна робота починається вже при напруженнях 100...150 МПа. Пластичні деформації з’являються в основному у вузлах (за рахунок концентрації напружень та ексцентриситетів), що знижує жорсткість вузлів і наближає дійсну схему роботи до розрахункової (шарнірної). Але це допущення справедливе лише для ферм, виконаних з кутиків і таврів. При використанні круглих труб, двотаврів або замкнутих гнуто-зварних профілів воно справедливе, якщо відношення висоти профілю до відстані між вузлами не перевищує 1/10. При більшому відношенні вузли вважаються жорсткими, а в розрахунках враховуються згинальні моменти, які виникають в стержнях.

Ферми в цілому працюють на згин. Навантаження на ферму прикладається, як правило, у вузлах, що викликає в стержнях лише поздовжні зусилля. Якщо воно прикладається в панелі, то також розподіляється між найближчими вузлами, але при цьому додатково враховується місцевий згин поясу від розміщеного на ньому навантаження, що не раціонально. А тому розмір панелі l_m прив’язують до розмірів конструкцій, які опираються на ферму (до ширини плит покриття, кроку прогонів) з тим, щоб їх обпирання відбувалося в вузлах ферми. Відстань між вузлами верхнього пояса по горизонталі уніфікована і рівна 3 м, рідше 1,5 м.

Перевага ферм порівняно з балками в тому, що, працюючи в цілому на згин, в їх стержнях виникають лише осьові зусилля розтягу чи стиску, що забезпечує можливість більш повного використання міцності сталі. Поряд з цим, ферми задовольняють вимогам жорсткості при значно менших витратах сталі порівняно з суцільними балками аналогічних прольотів. Економічна ефективність використання ферм тим значніша, чим більший проліт конструкції і менше навантаження на неї. Ферми використовують при прольотах 18 м і більше. Фермам легко надати будь-якого контуру, виходячи з вимог роботи під навантаженням, вимог технології, архітектурних вимог. Вони відносно прості у виготовленні.

Кроквяні ферми класифікують за наступними ознаками: за контуром поясів; за схемою решітки; за складом перерізу стержнів.